20160803-莫尼塔投资-电化学储能：解锁中国可再生能源消纳牢笼-solarbe文库

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2016-08-03 行业分析莫尼塔上海信息咨询有限公司财新智库旗下公司 A member of Caixin Insight Group 电化学储能解锁中国可再生能源消纳牢笼核心提示刘晓宁 CAIA®, ERP® 021-51167221 henryliucebm.com.cn 陈秋祺 021-51167243 qiuqichencebm.com.cn 林良樟 021-51167252 liangzhanglincebm.com.cn 丁盈盈 yingyingdingcebm.com.cn 感谢莫尼塔研究大宗商品和能源组实习生金圻烨对本报告所作贡献中国可再生能源发展继续提速，却受困于愈发严峻的消纳牢笼。德国通过可再生能源法案修正案，大力发展储能技术，以期缓解其可再生能源相对过剩局面。储能技术作为可再生能源完美补充，是打破我国风光消纳困局关键之一。“十三五”规划纲要（草案）明确提出加快发展中东部及南方地区分散式风电、分布式光伏发电。具有灵活性、强适应性、高能量和功率密度的电化学储能是分布式发电最佳搭配。广阔的市场空间，迅速下降的储能成本和接连出台的催化性政策，三重动力将助推电化学储能加速发展。我们认为铅炭电池和锂电池因其成本和技术优势，短期内会继续占据电化学储能的绝大部分市场。但长远来看，随着技术进一步成熟和成本持续降低，液流电池这匹黑马也必将在未来储能市场争得一方天地。推荐关注南都电源（铅炭电池），阳光电源（锂电池）和中电鑫龙（锌溴液流电池）。报告摘要困兽之斗，中国可再生能源发展 VS 消纳牢笼今年 1-5 月份全国风电、光伏发电累计新增设备容量分别达到 447.72 万千瓦、 791.12 万千瓦，同比去年分别增加 18.06、 85.47；但过快增长的可再生能源却受困于愈发严峻的消纳牢笼，今年一季度，全国平均弃风率攀升至 26，甘肃和新疆两地弃光率分别达 39 和 52，风光消纳问题较去年更为恶劣。前事不忘，德国可再生能源发展经验今年 6 月 15 日，德国正式通过可再生能源法案修正案，提出从 2017 年开始取消可再生能源发电补贴，减缓可再生能源装机容量建设。政府批准一项为期 10 年、总金额达 4 亿欧元的研究项目大力发展智能电网中的储能技术，以期促进发电、送电、储电、用电均衡发展，解决其可再生能源瞬时性消纳问题。后事之师，中国破解可再生能源发展消纳困局大量可再生能源并网将降低电能质量，增加调峰压力，影响电力系统安全稳定运行。储能技术具有稳压、调频、削峰填谷作用，可有效解决可再生能源并网困难，电能质量不稳定等问题，对化解弃光、弃风，破解行业困局有举足轻重的作用。因地制宜电化学储能时代大幕揭开 “十三五”规划纲要（草案）明确提出加快发展中东部及南方地区分散式风电、分布式光伏发电。具有灵活性、强适应性、高能量和功率密度的电化学储能是分布式发电最佳搭配，铅炭电池、锂电池和全钒液流电池将是短、长期内储能市场的主要亮点。三重推力助电化学储能加速发展我们认为，储能风口将至，与分布式发电高度契合的电化学储能即将迎来一段爆发式增长，广阔的市场空间，迅速降低的储能成本与接连出台的催化性政策，将会是推动电化学储能加速发展的三大主要动力。行业分析莫尼塔上海信息咨询有限公司财新智库旗下公司 A member of Caixin Insight Group 1 困兽之斗，中国可再生能源发展 VS 消纳牢笼面对全球日益严峻的能源与环境问题，可再生能源成为世界各国应对能源安全和环境保护，实现可持续发展的共同选择。“十二五 ” 期间，我国可再生能源飞速发展，截至 2015 年底，全国风电、光伏发电装机容量分别达到 14536 万千瓦、 4318 万千瓦，双双跃居世界第一。 2016 年以来，我国可再生能源建设仍旧迅猛，据国家能源局统计， 2016 年 1-5 月份全国风电、光伏发电累计新增设备容量分别达到 448 万千瓦、 791 万千瓦，同比 2015 年 1-5 月份分别增加 18.1、 85.5。图 1 2013-2016 年我国风电、光伏发电 1-5 月份累计新增装机容量（来源 Wind，莫尼塔研究）然而，由于我国可再生能源发展缺乏统筹规划，建设规模与当地负荷不匹配，电源调峰能力弱和相应配套电网建设滞后等问题，使得高速发展的可再生能源受困于愈发严峻的消纳牢笼。国家能源局统计数据显示， 2015 年我国全年平均弃风率为 15，弃光电量 50 亿千瓦时，甘肃和新疆两地弃光率分别为 31和 26。 2016 年第一季度，全国平均弃风率更是攀升至 26，弃光电量 19 亿千瓦时，甘肃和新疆两地弃光率分别达 39和 52，风光消纳问题较去年更为恶劣。 0.00 100.00 200.00 300.00 400.00 500.00 600.00 700.00 800.00 900.00 2013年 1-5月 2014年 1-5月 2015年 1-5月 2016年 1-5月风电累计新增装机容量（万千瓦）光伏发电累计新增装机容量（万千瓦）行业分析莫尼塔上海信息咨询有限公司财新智库旗下公司 A member of Caixin Insight Group 2 图 2 2015 年全年、 2016 年第一季度全国平均弃风率及甘肃、新疆两地弃光率（来源公开数据，莫尼塔研究）前事不忘，德国可再生能源发展经验作为全球能源转型最具雄心的国家，德国可再生能源在政府大力扶持下高速发展。从发电量来看，过去 10 年间，德国可再生能源发电量翻了 3 倍，其中 2015 年可再生能源发电量增长 19，是 10 年来增长最多的一年，目前德国有约 33电力来自可再生能源发电。从装机容量来看，截至 2015 年底，德国可再生能源装机容量排名世界第三，仅次于中国与美国，其中风电装机容量达 45 吉瓦，光伏发电装机容量达 40 吉瓦，按 92 吉瓦的可再生能源装机容量计算，德国人均可再生能源装机容量已达到 1.1 千瓦 /人，是其他任何大型经济体的 2 倍以上。图 3 2015 年全球可再生能源发电装机排名前七位的国家（来源公开数据，莫尼塔研究） 15 26 31 39 26 52 0 10 20 30 40 50 60 2015年全年 2016年第一季度平均弃风率甘肃弃光率新疆弃光率 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 中国美国德国日本印度意大利西班牙吉瓦生物质发电地热发电光伏发电光热发电风电行业分析莫尼塔上海信息咨询有限公司财新智库旗下公司 A member of Caixin Insight Group 3 优厚的可再生能源发电补贴方案虽然刺激了德国风电、光伏发电等可再生能源装机容量的大幅增长，但过快的增长也使电网面临着巨大的压力。随着可再生能源发电量占比提高，过度的补贴政策和相对滞后的电网建设，德国可再生能源陷入相对过剩的局面。 2016 年５月８日下午 1 点，晴朗大风天气令德国可再生能源发电量创下历史新高，瞬时发电量占到了全国需求电量的 87％，同时火电与核电因其延迟特性仍在继续发电，导致全国发电量大于需求电量，出现连续几个小时的 “负电价”现象。为修正本国可再生能源发展过程中已经出现和未来可能出现的偏差，德国于 2016 年 6 月 15 日正式通过了可再生能源法案修正案，提出从 2017 年开始取消可再生能源发电补贴，减缓可再生能源装机容量增长速率， 2025 年前将可再生能源发电量占比控制在 45以内。另外，德国政府还批准了一项为期 10 年、总金额达 4 亿欧元的关于智能电网中储能技术的研究项目，以期促进发电、送电、储电、用电均衡发展，解决可再生能源的瞬时性消纳问题。后事之师，中国如何破解可再生能源消纳困局与德国情况类似，中国的可再生能源发电也面临着增长过快，发电、送电、储电、用电发展不均衡所带来的消纳难题。而相比德国，我国情况更为严重，可再生能源处于绝对过剩阶段 ,例如，甘肃省新能源装机 1862 万千瓦，而 2015 年甘肃省最大负荷仅为 1303 万千瓦，仅新能源装机就已经超过了本地最大用电负荷。从德国可再生能源发展策略来看，储能技术是解决可再生能源消纳问题的关键之一。可再生能源具有波动性、间歇性和随机性的特点，当风电和光伏发电达到较高比例时，这些特性会提高可再生能源并网难度，降低电能质量，增加调峰压力，影响电力系统安全稳定运行。而储能系统具有稳压、调频、削峰填谷等作用，可有效地解决可再生能源并网困难，电能质量不稳定等问题，对化解弃光、弃风，破解行业困局有举足轻重的作用。百花齐放储能技术现状储能是指通过一种介质或者设备，把一种能量形式用同一种或者转换成另一种能量形式存储起来，基于未来应用需要以特定能量形式释放出来的循环过程。通常说的储能是指针对电能的存储，利用化学或者物理的方法将产生的能量存储起来并在需要时释放的一系列技术和措施，按照其具体方式可分为机械储能、电磁储能与电化学储能三大类。行业分析莫尼塔上海信息咨询有限公司财新智库旗下公司 A member of Caixin Insight Group 4 图 4 储能技术分类（来源公开数据，莫尼塔研究）表 1 主要储能技术（来源公开资料，莫尼塔研究）行业分析莫尼塔上海信息咨询有限公司财新智库旗下公司 A member of Caixin Insight Group 5 因地制宜电化学储能时代大幕揭开 2016 年 3 月 8 日，“十三五”规划纲要（草案）正式公布，草案第 24 条明确指出“加快发展中东部及南方地区分散式风电、分布式光伏发电。”中东部及南方地区是全国用电负荷中心，同时也是分散式风电与分布式光伏发电的主要集中地区，相较于规模化集中式风电和光伏发电，更加高效的分散式风电、分布式光伏发电建设是缓解风光消纳困局的有效途径。由表 1 可看出，虽然机械储能如抽水蓄能、压缩空气储能具有规模大、循环寿命长和运行费用低等优势，但是需要特殊的地理条件和场地，建设局限性较大，且一次性投资费用较高，不适合较小功率的分布式发电系统。所以从发展水平及实用角度来看，电化学储能除了能量和功率密度高外，在规模和使用环境上也有很强的灵活性，更适合搭配分布式发电系统，具有更为广阔的应用前景。从现有的电化学储能落地项目来看，主流的铅炭电池和锂电池因其技术成熟和成本优势，占据我国电化学储能装机容量的 80以上。近年，一种通过液态活性物质发生氧化还原反应来实现电能与化学能的相互转化的电化学储能装置液流电池，进入人们的视线。图 5 液流电池技术原理（来源公开数据，莫尼塔研究）表 2 全钒电池 vs 锌溴电池优势缺陷应用场合全钒液流电池容量大、循环密度寿命长能量密度低、体积大、成本高电厂调峰、大规模可再生能源并网锌溴液流电池能量密度高、成本低、可灵活配置自放电率高用户侧（来源 CNESA，莫尼塔研究）行业分析莫尼塔上海信息咨询有限公司财新智库旗下公司 A member of Caixin Insight Group 6 全钒电池和锌溴电池是液流电池两种主要技术类型，其具有功率和容量相互独立、循环寿命长、可以深度充放电、安全性好等优点，可适用于电厂调峰、可再生能源并网、分布式发电及微电网等多种场合。中科院大连化物所从 2000 年开始就致力于液流电池的技术开发与应用。目前，中科院大连化物所自主研发的 2kW 全钒液流电池已成功实现 10000 次以上的充 /放电循环；此外，其在锌溴液流电池的电极与膜材料方面也取得重大突破，单电池在 80mA/cm2 的电流密度下，能量效率超过 80，大幅度提高了锌溴液流电池性能。虽然目前，如何进一步提高能量效率和系统的可靠性、降低成本、开发高性能电池材料、优化电池结构设计和降低电池内阻仍是液流电池大规模普及商业化应用的关键所在。但随着整个储能行业规模的扩大，技术不断成熟和成本进一步降低，液流电池这匹黑马必将在未来储能市场争得一方天地。三重推力助电化学储能加速发展 1市场空间巨大， 2016 年 5 月 12 日中关村储能产业技术联盟发布的储能产业研究白皮书 2016显示，截至 2015 年底，我国累计运行电化学储能项目 118 个，累计装机规模 105.5 兆瓦，占全球电化学储能项目总装机的 11，仅次于美国与日本，年复合增长率 2010-2015为 110，超过全球的 6 倍。表 3 2020 年我国储能装机规模预测应用领域装机规模（吉瓦）常规情景理想情景大规模集中式可再生能源 5.4 9.0 分布式发电及微电网 8.0 13.5 调频辅助服务 1.0 1.2 延缓输配电扩容升级 0.1 0.5 总计 14.5 24.2 注上述预测包含集中式光热电站储热项目，但不包含抽水蓄能（来源 CNESA，莫尼塔研究）根据白皮书预测，到 2020 年，中国分布式发电及微电网储能装机规模，在理想情景下将达 13.5 吉瓦；在常规情景下也将达 8.0 吉瓦，可见我国电化学储能市场空间巨大。 2成本降低迅速，目前，业界普遍关注的仍是电化学储能成本问题，尽管现在电化学储能成行业分析莫尼塔上海信息咨询有限公司财新智库旗下公司 A member of Caixin Insight Group 7 本依旧高昂，但在过去五年，电化学储能已经降低了将近 50。以铅酸电池演进出来的铅炭电池为例，随着产品循环寿命的不断提高及系统综合成本的不断下降，南都电源的铅炭电池现在的充放度电成本已接近 0.5 元 /千瓦时，已经具备商用经济性，可不依赖补贴实现商业化应用。行业机构 GTM Research 发布报告称，由于关键零部件价格的下降，预计未来 5 年内，储能系统的成本有望下降 41。图 6 电化学储能度电成本注此处考虑铅酸电池的可回收性，以传统铅酸电池成本 30可回收计算（来源南都电源，莫尼塔研究） 3政策催化剂释放，随着我国促进可再生能源消纳、准许储能技术参与电网应用等相关政策的相继落地和中东部及南方地区分布式发电建设的逐步开展，与分布式发电高度契合的电化学储能必将受到各项政策的催化作用，迎来一段爆发性增长。 1 0.45 0.83 1.87 0.72 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 电化学储能度电成本（元 /千瓦时）传统铅酸电池铅炭电池锂电池钠硫电池全钒液流电池行业分析莫尼塔上海信息咨询有限公司财新智库旗下公司 A member of Caixin Insight Group 8 推荐标的南都电源（ 300068）阳光电源（ 300274）中电鑫龙（ 002298）主要技术铅炭电池储能锂电池储能锌溴液流电池储能优势铅炭电池成本优势明显，与国家电网电力科学研究院合作的多个示范项目进展顺利。积极布局储能领域，与三星合作，成立阳光三星和三星阳光两家合资公司，锂电池储能业务拓展加速。子公司美能储能系统有限公司生产的锌溴液流电池产品已通过中国电力科学研究院检测，已具备入围国家电网的条件。市盈率 / PE（倍） 41.57 21.28 40.31 市净率 / PB（倍） 3.95 3.88 3.15 每股收益 / EPS（元） 0.53 1.06 0.40 潜力预期以华铂科技为基础，将逐步开展其他如锂电、电子类产品领域的回收业务 ,打造循环经济领域的产业平台。在新能源行业支持性政策不断释放和技术进步的背景下，公司储能规模将不断增加。 2016 年 7 月 8 日由阳光三星年产 2000MWh 储能设备产线首期正式投产。有助于完善公司在可再生能源行业的产业协同和智能电网等领域的产品应用，进一步巩固和扩大公司在新能源行业的市场地位，增强竞争力。国内锌溴液流电池储能唯一 A股标的，其锌溴电池转换效率已经从最初的 50左右提升至 68 以上的较高水平，具备初步推动商业化的主要条件。数据更新时间 2016 年 8 月 3 日行业分析莫尼塔上海信息咨询有限公司财新智库旗下公司 A member of Caixin Insight Group 近期报告 2016年 07月 28日莫尼塔研究 -蓄势待发氢燃料电池的中国发展路径 - 美国燃料电池客车的发展现状补充说明 2016年 07月 27日莫尼塔研究 -蓄势待发氢燃料电池的中国发展路径 -技术路径之二美国燃料电池客车的发展现状 2016年 07月 26日莫尼塔研究 -蓄势待发氢燃料电池的中国发展路径 -技术路径之三燃料电池技术的非线性发展 2016年 07月 21日莫尼塔研究 -蓄势待发氢燃料电池的中国发展路径 -技术路径之一乘用车的全球对标和发展状况 2016年 07月 18日莫尼塔研究 -从原油价格变化看商品市场回暖 2016年 06月 30日莫尼塔研究 -若问钢铁水泥市，也无风雨也无晴建材行业草调 2016年 06月 27日莫尼塔研究 -煤炭价格缺乏持续上涨动力，市场将维持弱势平衡 2016年 06月 20日莫尼塔研究 -经济起飞时的原油需求 -印度样本 2016年 06月 01日莫尼塔研究 -油价 50美元 /桶的边际供需解读 2016年 06月 01日莫尼塔研究 -5月建材行业草根调研报告 2016年 05月 16日莫尼塔研究 -火电过剩之痛 2016年 05月 05日莫尼塔研究 -4月建材行业草根调研报告 2016年 05月 05日莫尼塔研究 -进口原油增量去向 2016年 04月 25日莫尼塔研究 -美国页岩油生产成本分析免责声明本研究报告中所提供的信息仅供参考。报告根据国际和行业通行的准则，以合法渠道获得这些信息，尽可能保证可靠、准确和完整，但并不保证报告所述信息的准确性和完整性。本报告不能作为投资研究决策的依据，不能作为道义的、责任的和法律的依据或者凭证，无论是否已经明示或者暗示。上海总部北京纽约地址上海市浦东新区花园石桥路 66 号东亚银行大厦 7层邮编 200120 电话 021-33830502 传真 021-50933700 地址北京市西城区西直门外大街 1号西环广场 T3座 7层 B1-B6创新商务中心 1801室邮编 100044 电话 86 10 8104 8010 传真 86 10 8104 8009 地址纽约市曼哈顿区麦迪逊大道 295 号 1232 邮编 10017 电话 1 212 809 8800 传真 1 212 809 8801 http//www.cebm.com.cn Emailcebmservicecebm.com.cn